泥漿護壁成孔是利用泥漿保護穩定孔壁的機械鉆孔方法。它通過循環泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮后排出孔外,適用于有地下水和無地下水的土層。
成孔機械有潛水鉆機、沖擊鉆機、沖抓錐等。
泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝流程:測定樁位、埋設護筒、樁機就位、制備泥漿、機械(潛水鉆機、沖擊鉆機等)成孔、泥漿循環出渣、清孔、安放鋼筋骨架、澆筑水下混凝土。
1、埋設護筒和制備泥漿
埋設護筒和制備泥漿鉆孔前,在現場放線定位,按樁位挖去樁孔表層土,并埋設護筒。護筒高2m左右,上部設1~2個溢漿孔,是用厚4~8㎜鋼板制成的圓筒,其內徑應大于鉆頭直徑200㎜。護筒的作用是固定樁孔位置,保護孔口,防止地面水流入,增加孔內水壓力,防止塌孔,成孔時引導鉆頭的方向。
在鉆孔過程中,向孔中注入相對密度為1.1~1.5的泥漿,使樁孔內孔壁土層中的孔隙滲填密實,避免孔內漏水,保持護筒內水壓穩定;泥漿相對密度大,加大了孔內的水壓力,可以穩固孔壁,防止塌孔;通過循環泥漿可將切削的泥石渣懸浮后排出,起到攜砂、排土的作用。
2、成孔
潛水鉆機成孔。潛水鉆機是一種旋轉式鉆孔機,其防水電機變速機構和鉆頭密封在一起,由樁架及鉆桿定位后可潛入水、泥漿中鉆孔。注入泥漿后通過正循環或反循環排渣法將孔內切削土粒、石渣排至孔外。
潛水鉆機成孔排渣有正循環排渣和泵舉反循環排渣兩種方式。正循環排渣法:在鉆孔過程中,旋轉的鉆頭將碎泥渣切削成漿狀后,利用泥漿泵壓送高壓泥漿,經鉆機中心管、分叉管送入到鉆頭底部強力噴出,與切削成漿狀的碎泥渣混合,攜帶泥土沿孔壁向上運動,從護筒的溢流孔排出。泵舉反循環排渣法:砂石泵隨主機一起潛入孔內,直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。
沖擊鉆成孔。沖擊鉆機通過機架、卷揚機把帶刃的重鉆頭(沖擊錘)提高到一定高度,靠自由下落的沖擊力切削破碎巖層或沖擊土層成孔。沖擊鉆頭形式有十字形、工字形、人字形等,一般常用十字形沖擊鉆頭。沖孔前應埋設鋼護筒,并準備好護壁材料。
沖擊鉆機就位后,校正沖錘中心對準護筒中心,在沖程0.4~0.8m范圍內應低提密沖,并及時加入石塊與泥漿護壁,直至護筒下沉3~4m以后,沖程可以提高到1.5~2.0m,轉入正常沖擊,隨時測定并控制泥漿相對密度。施工中,應經常檢查鋼絲繩損壞情況,卡機松緊程度和轉向裝置是否靈活,以免掉鉆。
沖抓錐成孔;沖抓錐錐頭上有一重鐵塊和活動抓片,通過機架和卷揚機將沖抓錐提升到一定高度,下落時松開卷筒剎車,抓片張開,錐頭便自由下落沖入土中,然后開動卷揚機提升錐頭,這時抓片閉合抓土。沖抓錐整體提升至地面上卸去土渣,依次循環成孔。
沖抓錐成孔施工過程、護筒安裝要求、泥漿護壁循環等與沖擊成孔施工相同。適用于松軟土層(砂土、粘土)中沖孔,但遇到堅硬土層時宜換用沖擊鉆施工。
3、清孔
驗孔是用探測器檢查樁位、直徑、深度和孔道情況;清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土,以減少樁基的沉降量,提高承載能力。泥漿護壁成孔清孔時,對于土質較好不易坍塌的樁孔,可用空氣吸泥機清孔,氣壓為0.5MPa,使管內形成強大高壓氣流向上涌,同時不斷地補足清水,被攪動的泥渣隨氣流上涌從噴口排出,直至噴出清水為止。對于穩定性較差的孔壁應采用泥漿循環法清孔或抽筒排渣,清孔后的泥漿相對密度應控制在1.15~1.25。
4、澆筑水下混凝土
泥漿護壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進行的,故稱為澆筑水下混凝土。水下混凝土宜比設計強度提高一個強度等級,必須具備良好的和易性,配合比應通過試驗確定。
水下混凝土澆筑常用導管法。澆筑時,先將導管內及漏斗灌滿混凝土,其量保證導管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上,然后剪斷懸吊隔水栓的鋼絲,混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進入水中。
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